(57)【要約】  本発明によれば、ベルハウジングと、当該ベルハウジングにリベットにより結合されている少なくとも一つの摩擦ロータとからなるディスクブレーキのためのブレーキロータにおいて、ベルハウジングの外周部は、壁厚が薄くなった及び／又は貫通孔を有する部位が設けられており、当該部位は、ベルハウジング外周部の外周上に位置する軸線方向を向いた材料切欠部であり、当該材料切欠部は、軸線方向に向けたリベットを少なくとも部分的に配置させるために用いられ、摩擦ロータとベルハウジングがリベットによってのみ互いに中心が揃えられており、各リベットが、その変形の前に、ベルハウジングの領域のリベット胴部の少なくとも一部領域に渡り、リベット頭部を出発点として、テーパ部を有し、その直径がリベットのカシメ頭部に向かって減少する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルハウジング（３）と、当該ベルハウジング（３）にリベット（５）により結合されている少なくとも一つの摩擦ロータ（２）とからなるディスクブレーキのためのブレーキロータ（１）であって、ベルハウジング（３）の外周部（３ａ）は、壁厚が薄くなった及び／又は貫通孔を有する部位（７）が設けられており、当該部位（７）は、ベルハウジング外周部（３ａ）の外周上に位置する軸線方向を向いた材料切欠部（７）であり、当該材料切欠部（７）は、軸線方向に向けたリベット（５）を少なくとも部分的に配置させるために用いられる、ディスクブレーキのためのブレーキロータ（１）において、
摩擦ロータ（２）とベルハウジング（３）が、リベット（５）によってのみ互いに中心が揃えられており、各リベット（５）が、その変形の前に、ベルハウジング（３）の領域のリベット胴部（５’）の少なくとも一部領域に渡り、リベット頭部（５’’）を出発点として、リベットのカシメ頭部（５’’’’）に向かってテーパ状に先細りするように形成されていることを特徴とするブレーキロータ。
【請求項２】
摩擦ロータ（２）が、摩擦面から内側に向かう少なくとも一つの固定突出部（９）を備え、固定突出部（９）がベルハウジング外周部（３ａ）の鍔部（３ｂ）にリベット（５）によって結合されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキロータ（１）。
【請求項３】
リベット胴部（５’）からリベット頭部（５’’）への移行部が、リベット頭部（５’’）の側に軸線方向の逃げ溝を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキロータ（１）。
【請求項４】
リベット（５）がオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のブレーキロータ（１）。
【請求項５】
ベルハウジング（３）が軽金属若しくは鋼または非金属材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のブレーキロータ（１）。
【請求項６】
ベルハウジング（３）及び摩擦ロータ（２）がラジアルリベッティング方式を用いて互いに結合されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のブレーキロータ（１）。
【請求項７】
リベット（５）を収容する固定突出部（９）の孔（２１）に対応してリベット（５）を収容するベルハウジング（３）の鍔部（３ｂ）の孔（２２）が、摩擦ディスク（２）とは反対側の端部に、リベット（５）のリベット頭部（５’’）を少なくとも部分的に収容する平坦な凹部（２３）を備えていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載のブレーキロータ（１）。
【請求項８】
ベルハウジング（３）側を臨む摩擦ロータ（２）の面が、ベルハウジング（３）の鍔部（３ｂ）を載置するための軸線方向を向いた陥凹部（２７）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のブレーキロータ（１）。
【請求項９】
摩擦ロータ（２）とベルハウジング（３）がリベット（５）によってのみ互いに中心が揃えられるように、陥凹部（２７）の内側直径は鍔部（３ｂ）の外側直径よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載のブレーキロータ（１）。
【請求項１０】
陥凹部（２７）がベルハウジング（３）の鍔部（３ｂ）を全て収容することを特徴とする請求項８または９に記載のブレーキロータ（１）。
【請求項１１】
ベルハウジング（３）の鍔部（３ｂ）の平坦な凹部（２３）がリベット（５）のリベット頭部（５’’）を全て収容することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載のブレーキロータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部による、自動車のための結合式ブレーキロータに関する。ブレーキロータは、車輪と同軸に取り付けられた、自動車用制動システムの構成部品であって、摩擦ロータとベルハウジングを備えている。ここで、ベルハウジングはブレーキロータをホイールハブに取り付けるために用いられる一方、摩擦ロータは制動工程中に制動システムのブレーキパッドと摩擦学的に接触させられる。これによって自動車の運動エネルギーが摩擦熱の形で散逸され、車両が制動される。
【背景技術】
【０００２】
このようなブレーキロータは、一つまたは複数の部分から製造することができるが、最も過酷な要求がなされるのは、摩擦ロータの材料に対してである。そのため摩擦ロータは通例では鋳鉄部品として、特にＧＧ−１５（ＤＩＮ規格）またはＧＧ−２５（ＤＩＮ規格）で作られている。制動工程の際に発生する熱を摩擦ロータから逃がすために、このような摩擦ロータはしばしば内側が通気される摩擦ロータの形態で構成されている。つまり、摩擦ロータからの排熱を改善するためにダクトや孔が設けられており、そこを空気が通り抜ける。
【０００３】
一つまたは複数（普通は連結している）の摩擦ロータがベルハウジングとは別に形成され、後でベルハウジングと適切に結合されるようなブレーキロータは、一方では一つ／複数の摩擦ロータが、また他方ではベルハウジングが、それぞれの仕様に最も有利な材料で製造できるという長所を有する。これによって、例えば一方では重量の節約を実現することができ、他方ではそれに伴って摩擦ロータとベルハウジングの間を切り離すことが有利にも可能である。
【０００４】
特許文献１は、そのような結合式ブレーキロータについて述べており、そこでは、概ねよくある形状とされたベルハウジングが、ディスクブレーキの回転軸線に関して円筒状の外周部を有し、この外周部に貫通孔または少なくとも壁厚が薄くされた部位が設けられている。これによって、ベルハウジングは、基本的に阻止されることのない摩擦ロータの熱膨張に有効なある程度の弾性を有することになる。すなわち、不可避である摩擦ロータの熱膨張がベルハウジングによってさほど妨げられることがないために、応力が形成されず、また好ましくない摩擦ロータの変形が排除されることになる。この文献では、ベルハウジングのための材料として超高強度鋼材または同等のものが提案されている。このとき、この周知の構造は、半径方向に比較的多くの組立スペースを必要とし、そのために、ブレーキロータのサイズ（直径）が比較的大きい場合にしか利用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００３２９７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、摩擦ロータとベルハウジングを適切に結合することによって、ブレーキロータをホイールハブに接続するために必要なスペースを小さく保つことができるブレーキロータを提供することである。加えて、制動による加熱の際にブレーキロータ内に形成される応力を低減することに関して、もっと最適化されてさらに改善された摩擦ロータとベルハウジングとの間の結合が提供されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は本発明の主請求項の特徴で解決される。さらなる本発明の実施形態は従属項からもたらされる。
【０００８】
本発明によれば、ベルハウジングと、このベルハウジングとリベットにより結合されている少なくとも一つの摩擦ロータとからなる、ディスクブレーキのためのブレーキロータであって、ベルハウジングの外周部は、壁厚が薄くなった及び／又は貫通孔を有する部位が設けられており、それらの部位は、ベルハウジング外周部の外周上に位置する軸線方向を向いた材料切欠部であり、当該材料切欠部は、軸線方向に向けたリベットを少なくとも部分的に配置させるために用いられるブレーキロータにおいて、摩擦ロータとベルハウジングが、リベットによってのみ互いに中心が揃えられており、各リベットが、その変形の前に、ベルハウジングの領域のリベット胴部の少なくとも一部領域に渡り、リベット頭部を出発点として、テーパ部を有し、その直径がリベットのカシメ頭部に向かって減少することを特徴とする。
【０００９】
専らリベットによってベルハウジングと摩擦ロータを互いに中心合わせするというのは、加熱時に、しかも材料の線膨張係数が異なるときに、両方の部品が互いにさらに固定されているために応力が発生するということはあり得ないという長所を有する。特に重要な断面において、最適なリベットの固定具合が確保できるように、リベットが形状幾何学的な保持部を有して特別に形成された方がよく、それにより、従来技術の標準リベットにおいて生じる力の伝達損失が解消される。というのも、従来技術のリベットは、リベットが変形するときに、固定具合が悪化する先細りの樽形状を形成するからである。実験は、リベットを着設する際に直にリベット頭部において先行する体形（ｏｒｅｉｌｅｎｄｅ  Ｌｅｉｂｕｎｇ）（例えばリベット胴部の一部領域に渡るテーパ部）が、従来技術によれば鋲留工程中にもたらされる樽形状を阻止し、リベット頭部付近におけるリベットの固定具合が最適化されることを示した。
【００１０】
さらに有利なことにこのブレーキロータは、その摩擦ロータが摩擦面から内側に向かう少なくとも一つの固定突出部を備え、この固定突出部がベルハウジング外周部の鍔部にリベットによって結合されるように構成することができる。この固定突出部をベルハウジングの鍔部のための載置面とすることができる。この載置面は、鍔部と同様に、接合工程前に例えば切削されて、接合対のための有利な表面性状を設けることができる。ベルハウジング鍔部と摩擦ロータのこの載置面は、摩擦ディスクの加熱の際の熱伝達によって接合相手内に応力ができるだけ発生しないように、熱伝導に関して最適化することができる。
【００１１】
本発明の他の有利な実施形態は、リベット形状がさらに最適化されていることを特徴とする。そこで、リベット胴部からリベットの頭部への移行部が設けられ、当該移行部には、リベットの頭部に軸線方向の逃げ溝が設けられている。実験は、リベットとベルハウジング間の固定具合がそれによってさらに最適化され、その結果、この結合が、比較的長い耐用期間でありながらさらに大きな力の伝達に適していることを示した。この長所は、リベットがオーステナイト系ステンレス鋼からなる場合には。さらにまだ強化される。ベルハウジングは軽金属若しくは鋼または非金属材料からなるのでもよい。すなわちベルハウジングのための材料としては、好ましくは超高強度（ｈｏｅｈｅｒｆｅｓｔｅ）な高強度軽金属（ｈｏｃｈｆｅｓｔｅ  Ｌｅｉｃｈｔｍｅｔａｌｌｅ）（とりわけマグネジウム）、または高強度な薄厚の鋼板若しくはアルミニウム及び他の非鉄材料若しくは非金属材料が考えられる。したがって、このベルハウジングは、例えば鋳造法または鍛造法または押出プレス法で製造することができる。軽量材料で形成された本発明のベルハウジングを使用する場合は、アルミニウム車輪の他にスチール車輪を使用することができる。
【００１２】
ベルハウジングと摩擦ロータとがラジアルリベッティング方式を用いて互いに結合される場合は、摩擦ロータのねずみ鋳鉄材上でもリベットの面圧をできるだけ低く抑えることができる。
【００１３】
本発明の別の有利な実施形態においては、リベットを収容する摩擦ディスクの孔と対応してリベットを収容するベルハウジングの鍔部の孔が、摩擦ディスクとは反対側の端部に、リベット頭部を少なくとも部分的に収容する平坦な凹部を備える。これは、リベット頭部とベルハウジングの鍔部が基本的に平坦な表面を形成し、その結果、汚れ及びブレーキパッド磨耗物の付着を減らすことができるという長所を有する。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態は、ベルハウジング側を臨む摩擦ディスクが、ベルハウジングの鍔部を載置するための軸線方向を向いた陥凹部を備えることを特徴とする。こうして、陥凹部の内径が鍔部の外径よりも大きいことで摩擦ディスクがベルハウジングに対してリベットによってのみ中心が揃えられているようになれば、摩擦ディスク上にベルハウジングをできるだけ作業し易いように載置しながら、両部品間の中心を揃えるリベット結合を提供することができる。この結合は、一方で高い制動力の伝達を可能にし、また他方で摩擦ディスクからベルハウジングへの熱伝達に関して、遅延の間合いを大きくしながらできるだけ断熱効果を良くするように作用するという利点がある。さらに有利であるのは、陥凹部がベルハウジングの鍔部を全て収容する場合、及び／又はベルハウジングの鍔部の平坦な凹部がリベット頭部を全て収容する場合である。
【００１５】
こうして有利なことに、ベルハウジング外周部に至る摩擦ディスク面の内側への延長部は、基本的に平坦に構成され、このことがベルハウジングと摩擦ディスクとの結合部内に汚れを付着させ難くしたり、水を入り込ませ難くしたりする。
【００１６】
本発明のブレーキロータの好ましい例示による実施形態は、添付されている図面に示されている。より詳細に説明されるすべての特徴は本発明に重要であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ベルハウジング側から見た本発明のブレーキロータの斜視図である。
【図２】図１に対して紙面内の垂直軸線周りに回転された、図１のブレーキロータの、摩擦ディスクのベルハウジングへの取り付け位置の領域の部分拡大図（断面平面は回転軸線を含む）である。
【図３】さらに拡大されて１８０°回転された図２のリベットの部分図である。
【図４】ブレーキロータのベルハウジング側の平面図である。
【図５】摩擦ディスクの一部を取り除くことで二つの摩擦ディスクのウェブを介しての結合を示しながら図４に対して１８０°回転されたブレーキロータの背面を示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図示されているブレーキロータ１は、ベルハウジング３と摩擦ロータ２からなり、取付けのために不図示のホイールハブに設けられており、駆動時にはこのホイールハブとともに回転軸線Ｄを中心として回転する。一体型で内部冷却式の且つねずみ鋳鉄で製造された摩擦ロータ２は、二つの摩擦ディスク２’、２’’からなり、これらの摩擦ディスクが、それらの間に位置してこれら摩擦ディスクを互いに結合する冷却空気誘導路のウェブ２’’’を有している。軸線方向に、すなわち回転軸線Ｄの方向に見たときに、ベルハウジング３により近く位置する環状の摩擦ディスク２’は、半径方向Ｒ（回転軸線Ｄに関して）に見たときに、軸線方向においてベルハウジング３からさらに離れた他方の摩擦ディスク２’’よりも、いわゆる固定突出部９が回転軸線Ｄに向かってさらにある程度延びている。
【００１９】
摩擦ディスク２’の前述の固定突出部９と、回転軸線Ｄに関して円筒状のベルハウジング３の外周部３ａの自由端から半径方向Ｒに外側に突出する鍔部３ｂとの重複領域において、ベルハウジング３は、軸線方向に延びるリベット５により摩擦ディスク２’に結合され、それに伴い摩擦ロータ２に結合されている。本例においては（また特に説明の導入部においては）、この意味においてベルハウジング３と摩擦ロータ２との間の結合が語られる。
【００２０】
ベルハウジング３の外周部３ａに、さらに、僅かながらもベルハウジング３の底部３ｃにも、切欠け７が、ベルハウジング３の周りに均等に配分されるようにして形成されており、その中にリベット５が入り込むように突出していて、つまりはその中にリベット５が少なくとも部分的に配置されている。壁厚が薄くなった部位７も形成する各切欠け７は、それぞれに対応している同じく方向が揃えられたリベット５を囲むように軸線方向に延びており、リベット５を部分的に収容したり、組み立ての際つまりは摩擦ロータ２とのベルハウジング３の結合（明らかなように、軸線方向における）の際にリベット５を着設したりするのに用いられる。この場合、これらの切欠け７は、概ね半円筒の形状をなし、鋳造または鍛造の際にベルハウジング３の外周部３ａに形成され、そのために外周部３ａは、切欠け７の領域では弱くなっているが、内側すなわち回転軸線Ｄから見ると依然として一つの連続した壁を形成している。もちろんベルハウジング３の鍔部３ｂにも孔の形での貫通孔が、いわば切欠け７に対する続きとして設けられており、それを貫いてリベット５が挿し込まれている。このように、これら切欠け７のおかげで、リベット５は回転軸線Ｄに対してより一層近くに配置することができる。
【００２１】
図５は、ブレーキロータ１の摩擦ディスク２’の内面上において、摩擦ディスク２’の円環面に亘って周方向に幾何学的に規則的に繰り返すウェブの組み合わせであって、内側を通気されるブレーキロータ１のウェブ１ａ及び長さが比較的短いウェブ１ｂ、１ｃからなるものを示す。摩擦ロータ２の摩擦ディスク２’、２’’は、ウェブ１ａと長さがそれより短い（長さが比較的短い）ウェブ１ｂ、１ｃを介して互いに結合されていて、ウェブ１ａは同時に冷却ダクト２０を画成し、冷却ダクト２０は摩擦ディスクの２’、２’’の円環面に亘って同じく周方向に幾何学的に規則的に繰り返す。これらの冷却ダクト２０は、各々ウェブ１ａが始まる摩擦ディスクの２’、２’’の内側周縁部１４からブレーキロータ１の摩擦ディスクの２’、２’’の外側周縁部１５まで延びている。
【００２２】
摩擦ディスクの２’、２’’の内部におけるそれぞれ同じ長さのウェブ１ａの間の、各冷却ダクト２０の周方向における中央に、それぞれ短いウェブ１ｂが摩擦ディスクの２’、２’’の内側周縁部１４の近くからその外側周縁部１５の方向へ摩擦ディスクの２’、２’’の第一の直径１２まで延在している。これから出発して半径方向にさらに外側に向けて外側周縁部１５まで、冷却ダクト２０の内部で、短いウェブ１ｂに対して周方向に位置がずらされるようにして、長さが短い別の二つの第一ウェブ１ｃが、一つは左側に、他方は右側に位置をずらして延びている。これらの長さが短いさらなる第一ウェブ１ｃは、長さが比較的短いウェブ１ｂから半径方向に外側に向かって、冷却ダクト２０を三つの流路１ｃ’、１ｃ’’、１ｃ’’’に分割する。すべてのウェブ１ａ、１ｂ、１ｃは、基本的に一様なウェブ幅を有し、また前方と後方が丸められている。それぞれのウェブ１ａ、１ｃの半径方向の外側端部は、外側周縁部１５の近くで同じ円周上に位置し、またそれぞれのウェブ１ａの半径方向の内側端部はブレーキロータ１の内側周縁部１４の近くで同じ円周上に位置する。それに加えて、長さが比較的短いウェブ１ｂのそれぞれから出発して、ベルハウジング３側を臨む摩擦ディスク２’は、半径方向に内側に向かって延長され、ベルハウジング３の鍔部３ｂの高さに孔２１が軸線方向に設けられ、この孔２１がリベット５の収容に用いられ、このリベット５が摩擦ディスク２’をベルハウジング３に固定する。図２に示されているように、すべてのリベット５のカシメ頭部５’’’’は、摩擦ディスク２’の固定突出部９の見える側にあり、他方でリベット５のリベット頭部５’’は全て没入されてベルハウジング３の鍔部３ｂの平坦な凹部２３内にある。ベルハウジング３側を臨む摩擦ディスク２’は、ベルハウジング３の鍔部３ｂを載置するための軸線方向を向いた陥凹部２７を同じく備え、摩擦ディスク２’とベルハウジング３が半径方向クリアランス２５のあるおかげで互いにリベット５によってのみ中心が揃えられるように、陥凹部２７の内側直径は鍔部３ｂの外側直径よりも大きい。
【００２３】
図３は、リベット頭部５’’及びリベット胴部５’を有する中空リベット５ｍｍ×１３ｍｍとして形成されているリベット５の部分図を示している。リベット胴部５’は、リベット頭部５’’に向かって直径が増加する円錐形に形成されている。リベット頭部５’’は、両矢印Ｆで示された角度が大体８８°の角度になるように、リベット胴部５’側に逃げ溝を備えている。リベット胴部５’のテーパ部５’’’とリベット頭部５’’の逃げ溝との間の半径Ｒの値は設定されておらず、製造を通してもたらされる。テーパ部５’’’は少なくとも１．５ｍｍ、また最大で４ｍｍの長さを有し、リベット頭部５’’でのテーパ部５’’’の直径は５．３３ｍｍである。実験は、このリベット形状は、リベット５の着設中にリベットが自然に中心を合わせようとする際に、最適な中心合わせと力の伝達を意味する１００％の着設率（全体の面積に対する支持面の割合）による有利な固定具合を生じさせるという結果を示した。さらに、この円錐状のリベット胴部５’とリベット頭部５’’の逃げ溝Ｆとは、リベット結合の完全な密閉を、またそれにより腐食性媒質からの保護をもたらす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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